机械声混合及其盲分离技术的研究

盲源分离是一个很有优势的盲信号分析与处理工具,在机械状态监测与故障诊断领域有较好的应用前景.但在实际应用于机械源信号、尤其是机械声源信号分离中,源分离精度还不够高.鉴于此,在分析机械声产生、传播与混合机理以及盲分离算法基础上,提出了新的解决途径,特别是基于带通滤波改进的盲源分离新方法.仿真以及实际的机械声源盲分离实验结果,证实了新方法的有效性.     

应用JADE盲分离算法分离统计相关源

在一些如故障诊断等复杂的应用系统中，不相关源与相关源往往以相互混合方式同时存在于传感观测中。由于相关源不满足盲源离理论有关源的统计独立性前提假设，因此现有的盲源分离算法如基于矩阵联合对角化的算法等，无法从混有相关源的传感观测中准确分离源信号(不相关源信号和相关源信号)。本文在基于矩阵联合对角化的盲分离算法的基础上，提出通过对其源估计进行修正的相关源分离算法。理论分析和仿真结果表明：修正后的基于矩阵联合对角化的盲分离算法，能有效地分离包含相关源的混合观测信号。     

基于两个频点的水声信号盲源分离

实际水声环境中声纳接收到的信号是卷积混合信号。文章中将两个频点盲源分离原理应用到水声信号的盲源分离中，从而有效克服信号频域解卷积过程中的排序和幅度不确定性。仿真实验结果表明该方法对水声卷积混合信号具有良好的分离效果?文章中进一步研究了水声信号在不同信噪比条件下，基于两个频点盲源分离方法的分离性能。     

基于EEMD子带提取相关机械振动信号单通道盲源分离

针对传统独立分量分析难以解决机械故障诊断中存在的相关源信号盲分离、欠定盲分离等问题,在相关振源信号部分子带满足统计独立的假设前提下,提出基于总体经验模态分解子带提取相关机械源单通道盲源分离方法。该方法将单通道观测信号进行总体经验模态分解获得到子带观测信号,将单通道信号及子带观测信号组成新的多维信号,利用奇异值分解及贝叶斯准则估计源信号数目;据互信息标准与源信号数目选若干独立性较强的子带观测信号重构,实现信号升维;对重构的观测信号进行白化预处理及联合近似对角化,获得源信号估计。并仿真、实验验证该方法在机械故障诊断中的有效性。     

基于独立分量分析的重盲源分离方法

基于独立分量分析(ICA)的盲源分离(BSS)是一种多源信号分离的优化方法。针对ICA通道数目必需不少于源信号数目的限制条件,提出一种基于频谱识别的重盲源分离(R e-BSS)方法,利用虚拟通道实现通道数目的增加。单通道测量信号的仿真实验和实际信号处理结果表明,该方法简单可行,为盲源分离的进一步工程应用提供了新的思路与方法。     

基于盲解卷积的柴油机振动信号分离研究

基于振动信号分析的故障诊断方法依赖于机械状态特征的有效提取,盲源分离能够从复杂的信号中分离出源信号,是一种有效的特征提取手段。建立的多通道盲解卷积模型和机械系统的振动模型表明了两个模型的一致性,理论上证明了盲解卷积用于机械振动信号分离的可行性。利用MBLMS算法进行实测柴油机振动信号的分离实验,成功分离出了活塞撞击、燃烧和进气阀关闭信号,试验结果证明了盲解卷积能够有效分离柴油机振动信号。     

基于DSS和FSWT的欠定信号识别方法研究

针对旋转机械信号分析时产生的欠定信号盲源分离问题,建立了一种基于频率切片小波变换(Frequency Slice Wavelet Transformation,FSWT)和去噪源分离(Denoising Source Separation,DSS)的欠定信号分析方法(FSWT-DSS),首先通过FSWT反变换重构出新的混合信号,有效解决欠定盲分离维数不足的问题,再应用DSS分离得到源信号,解决了欠定盲分离问题,同时解决了单独应用FSWT时进行时频分析的不足。算法仿真和应用实例验证了FSWT-DSS方法在实测故障信号分析中的有效性。     

用慢特征分析算法实现水声信号盲分离

在常规的水声信号盲处理研究中,通常都是用独立成分分析算法分离线性混合信号,而对于较复杂的非线性混合信号,独立成分分析算法无能为力。针对这种情况,提出将慢特征分析(Slow Feature Analysis,SFA)算法应用于水声信号非线性盲源分离领域。一般而言,对源信号做非线性混合变换后输出混合信号较源信号变化较快,而采用SFA算法可以从复杂的非线性混合信号中提取出变化缓慢的信号,通过仿真实验,分别对简单信号和复杂水声信号的非线性混合信号进行分离,通过将源信号与分离信号对比,发现SFA算法输出信号与源信号高度相似,验证了SFA算法在非线性盲源分离领域应用的有效性和可行性。     

宽带盲波束形成与卷积混合盲源分离

盲波束形成是在不知道阵形，目标方位以及阵元响应等信息的情况下，只根据阵元输出恢复源信号。现有盲波束形成对窄带信号研究比较多。而对宽带信号盲波束形成论述较少。本文从信号模型，系统框图。处理的三方面说明盲波束形成与盲源分离近似，并指出卷积混合模型盲源分离完全可以作为解决宽带信号盲波束形成问题的一种通用方法。     

盲卷积分离及其在机械振动信号消噪中的应用研究

盲源分离应用于机械振动信号的预处理中，提供了一个新的处理机制，在机械状态监测和故障诊断中具有一定的价值。本文研究了盲卷积分离的理论，提出了基于限值VQM检验控制准则的盲分离算法，根据机械振动信号的特点探讨了该方法在机械振动信号瞬态成分和噪声卷积混叠信号分离中的应用，有效地提取了瞬态成分，表明了算法的有效性。     

基于变分贝叶斯独立分量分析的故障源盲分离

提出一种基于变分贝叶斯独立分量分析的故障源盲分离方法,该方法可直接对噪声干扰的机械源信号进行有效分离,即不需要将未知噪声看成一种独立源,也不需要进行消噪预处理。并将该方法与传统的机械源分离方法进行对比实验,实验结果表明该方法是非常有效的。     

基于核典型相关分析的非线性相关源盲分离方法研究

针对传统的相关源盲分离方法的不足,提出了一种基于核典型相关分析的非线性相关源盲分离方法。该方法是利用了核方法来处理数据之间的非线性问题,同时还利用信号源之间的相关性来进行分离。提出的方法与传统的相关源盲分离方法进行对比分析。仿真结果表明,提出的方法明显优于传统的相关源盲分离方法,并从分离性能指标上得到了充分的反映。最后,将该方法应用到转子不对中和碰摩故障的盲分离中,实验结果进一步验证了该方法的有效性。     

水下耦合机械噪声源的量化识别及试验

目前水下机械噪声源及其传递路径识别效果较难。为此,将盲源分离算法和传递路径分析方法融合和集成。视多振源信号为卷积混叠,结合LU分解,提出一种新的非正交联合块对角化方法进行耦合振动源的分离。将分离振源作为工况传递路径分析方法的输入振源,建立水下机械振动噪声源识别算法,并对潜艇舱段模型的水下振动-声辐射试验对算法进行验证。结果表明,与现存方法相比,该盲源分离算法具有易实现、收敛速度快、精度高等优点;所集成的源识别算法在水下声场预报和振源贡献量排序中的性能均优于振源耦合时的结果,与实际情况吻合好,达到了高效、准确地识别机械噪声源的目的。     

基于自相关降噪的混叠转子振动信号分离

航空发动机在运行过程中,传感器测得的振动信号是各振源的混叠信号,且含有很强的噪声。常规的信号处理方法难以分离混叠信号,对机器的健康监测和故障诊断造成了很大的困难。介绍了盲源分离基本原理和方法,指出盲源分离算法在强噪声环境下失效。针对强噪声环境下的混叠振动信号,提出首先通过时延自相关降噪方法对振动信号进行降噪,然后通过盲源分离算法对降噪后的信号分离。仿真结果验证了提出方法的有效性。最后,利用该方法对实测混叠转子振动信号成功实现了降噪和盲分离,为噪声环境下的混叠信号分离提供了一种新的方法。     

基于声压幅度比的多声源分离定位决策研究

利用声压幅度比模型,提出了一种基于声压幅度比的多声源分离定位方法,该方法利用盲信号分离算法实现混合声源信号的分离,根据谱估计的相似度确定接收信号中各声源的分配情况,结合幅度差异因子获得传感器的声源信号分布,再通过单声源的声压幅度比模型确定声源位置,实现多声源定位。由于盲信号分离算法比较成熟,且实际中的声源信号大多为非高斯,因而满足盲信号分离条件。该方法具有实用强、应用性广等特点,对其它分离、定位问题也有借鉴作用。     

柴油机振动信号盲分离组合算法

由于机械系统的振动信号能有效反映系统特征,对其进行盲解卷积能提供由混合信号中分离出源信号的可能性,为此提出机械系统振动卷积模型;将多通道盲最小均方差与缩减盲源方法结合提出MBLMS-TDS组合算法,且利用该算法对卷积混合信号进行盲解卷积验证算法的合理性;用该算法对柴油机表面混合振动信号进行分离,获得活塞撞击缸体信号与柴油机燃烧信号。     

基于Gabor变换和盲源分离的旋转机械故障诊断方法

传统的盲源分离方法要求源信号相互统计独立,但是实际机械设备很难满足这个条件。为此,提出了一种基于Gabor变换和盲源分离相结合的旋转机械故障诊断方法。首先通过不同混合信号的Gabor变换系数之间的相互关系,得到源信号间的公共频率成分,然后对观测信号进行滤波处理,得到新的观测信号,最后利用矩阵联合对角化方法进行分离,实现相关源信号盲分离。该方法突破了传统盲源分离方法中要求源信号相互统计独立且最多只能有一个高斯信号的限制,仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

非平稳信号的盲源分离在机械故障诊断中的应用

机械设备发生故障时，故障特征的提取很重要．对于多通道的设备故障振动信号，应用非平稳信号的盲源分离算法，可以有效地提取各自独立的非平稳振动源，从而可以准确地进行机械故障诊断。针对不同时频分布的非平稳盲源分离算法，比较了它们的分离效果。以转子的复合故障为例，验证了该算法在故障诊断中可行性。